台達電子使用 NI PXI 及 NI USB-DAQ 完成變頻器自動化測試系列應用

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"NI 硬體在長時間運作下仍穩定工作,NI 產品的可靠度是無庸置疑的,相信在測試方案選擇 NI 的產品作為開發工具是最佳的選擇。"

- 藍 信翔, 台達電子

The Challenge:
在變頻器開發過程,會依照研發工程師需求測試各項功能,直到整合實機測試,在開發過程測試時需要大量的外部 IO 及類比輸入輸出量測,這需要外接許多儀器及電路且耗費不少時間,若能整合各種需求電路來針對所需的測試做多變的組合將是最大需求。整機希望能自動化測試各種基本及組合性功能,提升變頻器性能及品質。

The Solution:
1.使用 USB 6008 開發測試治具,包括 DI/DO,AI/AO 省去外接開關電路及電源和示波器 2.使用 DAQ 6229 及台達 PLC 開發自動化測試平台,包括模擬三相電流,DC Bus,Encoder,雜訊加入等 3.使用 USB 6008 及 Lenze 伺服重新規劃動力計 4.使用 LabVIEW 開發各式應用軟體

Author(s):
藍 信翔 - 台達電子

本文榮獲2009年NI 應用徵文比賽產業組 – 特選

市場上競爭激烈唯有品質穩定、性能佳、功能完整、價格合理、並且服務速度及解決方案的提供、都達到客戶需求的產品才能得到青睞,台達一直朝此方向發展,而本部門發展各機種時需仰賴許多研發人員專業領域如控制技術、通訊協定,除此之外驗證也是另一重要的步驟,為了讓產品完整性達到最高,利用 NI 的產品進行一系列的測試計劃和部署。

測試對於我們而言,是從產品開發開始到生命週期結束,我們需在開發時就進行驗證測試,當到達整機約略完整時更進行整機測試,包括性能上的驗證此時必須仰賴動力計的搭配。而在市面上推廣的同時會遭遇更多的挑戰,而此必需擁有更多資訊來瞭解應用環境的差異,並且在研發測試平台重現問題所在,除此之外並希望能第一時間將已改善的方案提供至客戶端,然而這一系列所需測試和支援的軟體不僅十分眾多且屬性也大多不同,但因為使用 NI 的硬體搭配了 LabVIEW 軟體的支援讓整個產品生命週期所需的測試和所需的軟體都迎刃而解。

變頻器自動化測試系列應用,包括了開發初期簡易式半自動測試平台,為了加快測試速度及簡化儀器的目的,利用 DAQ-6008 上所提供的各種數位類比功能結合出 6008 測試治具,省去了繁雜的數位 IO 開關,取代手動撥動。另提供業界常用的 AVI、ACI、AUI 三種電壓電流規格省去了電源供應器及電流源的設計,且可量測相關電壓,達到檢視各種現象趨勢的功能此者可省去示波器,此治具的軟體更擁有對變頻器參數管理等功能紀錄測試時的相關變數及條件,對於發現問題後仍可以重現,如此導致問題的行為和主因判斷有極大的幫助。

到了整機測試我們利用更完整的多功能 DAQ-6229,不僅提供更多數位 IO 及類比輸出更擁有量測的能力提升,因此我們利用 6229 開發出自動化測試平台,此平台搭配的治具擁有模擬三相弦波、DC-Bus、Encoder 產生及量測、載波量測等更完整且模擬變頻器週邊的行為,達到測試變頻器的功能驗證,此自動化的測試平台最大挑戰為測試韌體,比起測試硬體一般為量測訊號或一定標準下更為複雜和繁瑣,因為 LabVIEW 讓開發變的更順暢,因為架構的完整讓各機種開發高達到數百個測試項目後仍不會因為龐大而導致系統不穩定或 Debug 的困難。

性能測試,此因舊有的動力計已經多年,所提供的測試項目已不敷使用,故為了讓此動力計重生,我們將已開發的 6008 測試治具加入此動力計,並將舊有的控制線全部移除,簡化到只要一個 USB 介面就可控制,且測項目也已新增至數十種以上,並可依研發者所需的曲線負載或現場狀況進行模擬,也以最簡單明瞭的控制介面提供測試者操作,與舊的架構相比測試速度約提升 10 倍以上!

最後為了因應至客戶端試機的快速和抓取資料的能力,開發了許多應用軟體如各機種的 Scope、及自製開發的 USB Scope,還有為了加快開發速度而改善的 MCU 燒錄軟體,更提供業務在遠端直接更新軔體的機制而開發的遠端燒錄軟體結合 .NET 開發加密法及 TCP/IP 的應用,最後更可把客戶端所擷取的相關命令資料回傳進行模擬而不必每次都需至遠方試機達到節省人力物力成本,時常為了提供開發者即時所需的測試軟體,如某一測試需要長時間紀錄,而此測試項目是突發的,利用 LabVIEW 能在幾小時或甚至幾分鐘內完成,立刻進行測試和分析,以上所有的部署都是利用 NI 的產品達成,整合度和應用面之廣難以形容,相信這是 NI 產品的最高價值,在未來會朝更難的測試發展達到高度完整的測試,相信一樣是需要仰賴 NI 產品一路的支援及服務,在此感謝南區經理 李乾瑋及應用工程師 蔡鎮宇總在困難點提供最好的經驗和方法,讓我得以順利達成任務。

 

照片

            圖 : 6008 測試治具

 

           

                圖 : 6229 自動化測試平台

                 

                圖 : Lenze & DAQ-6008 動力計測試平台

                  

                圖 : 開發各式應用軟體-例.VJ 系列 Scope

 

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